一、應(yīng)用背景與行業(yè)痛點(diǎn)

在某精密機(jī)械加工企業(yè)的數(shù)控機(jī)床改造項(xiàng)目中，原有生產(chǎn)線采用西門子S7-1200PLC(型號(hào)6ES7212-1AE40-0XB0)作為主控設(shè)備，通過Modbus TCP協(xié)議與HMI、傳感器等設(shè)備通信。而新引入的倫茨(Lenze)i950系列變頻器(型號(hào)EVS9326-ES)僅支持EtherNet/IP協(xié)議，導(dǎo)致PLC無法直接讀取變頻器的轉(zhuǎn)速、電流等關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)解決方案需更換變頻器或升級(jí)PLC硬件，成本高昂且停機(jī)改造風(fēng)險(xiǎn)大。捷米特JM-EIPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的引入，通過EtherNet/IP轉(zhuǎn)MODBUSTCP技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了跨協(xié)議設(shè)備互聯(lián)，為行業(yè)提供了低成本、高效率的改造范式。

二、技術(shù)方案與設(shè)備選型

1.核心設(shè)備參數(shù)

· 西門子PLC：S7-1200(6ES7212-1AE40-0XB0)，支持Modbus TCP主站功能，配備1個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口。

· 倫茨變頻器：i950系列EVS9326-ES，EtherNet/IP從站設(shè)備，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射與故障診斷功能。

· 協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：捷米特JM-EIPM-TCP，具備雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力，支持EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP雙向協(xié)議映射，最大輸入/輸出數(shù)據(jù)量達(dá)500字節(jié)，工作溫度范圍-25℃至55℃，滿足工業(yè)現(xiàn)場嚴(yán)苛環(huán)境要求。

2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

· PLC側(cè)：西門子PLC通過Modbus TCP協(xié)議(端口502)與網(wǎng)關(guān)連接，作為主站發(fā)起數(shù)據(jù)請求。

· 變頻器側(cè)：倫茨變頻器通過EtherNet/IP協(xié)議(默認(rèn)端口44818)與網(wǎng)關(guān)連接，作為從站響應(yīng)數(shù)據(jù)指令。

· 網(wǎng)關(guān)配置：JM-EIPM-TCP網(wǎng)關(guān)作為中間設(shè)備，通過雙RJ45接口實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)中繼，IP地址設(shè)置為192.168.1.100，與PLC(192.168.1.10)和變頻器(192.168.1.20)處于同一子網(wǎng)。

三、實(shí)施步驟與關(guān)鍵配置

1.硬件安裝與IP規(guī)劃

· 物理連接：使用超五類屏蔽網(wǎng)線將PLC、網(wǎng)關(guān)、變頻器依次連接至工業(yè)交換機(jī)，確保鏈路冗余與抗干擾能力。

· IP分配：

o PLC：192.168.1.10(主站)

o 網(wǎng)關(guān)：192.168.1.100(協(xié)議轉(zhuǎn)換中樞)

o 變頻器：192.168.1.20(從站)

2.網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置

通過捷米特專用配置軟件JM-ConfigTool完成以下設(shè)置：

· 協(xié)議模式選擇：在“ProtocolConversion”界面勾選“EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP”雙向轉(zhuǎn)換選項(xiàng)。

· EtherNet/IP從站配置：

o 導(dǎo)入倫茨變頻器的EDS文件(Lenze_i950_EVS9326-ES.eds)，自動(dòng)識(shí)別輸入/輸出實(shí)例(Instance100為輸出，Instance150為輸入)。

o 設(shè)置數(shù)據(jù)映射長度：輸入?yún)^(qū)(PLC讀取變頻器狀態(tài))配置為32字節(jié)，輸出區(qū)(PLC控制變頻器)配置為16字節(jié)。

· MODBUSTCP主站配置：

o 創(chuàng)建MODBUS設(shè)備實(shí)例，設(shè)置PLC的IP地址與端口號(hào)(502)。

o 定義功能碼映射：使用功能碼03(讀取保持寄存器)獲取變頻器轉(zhuǎn)速，功能碼06(寫單個(gè)寄存器)控制變頻器啟停。

3.西門子PLC編程

在TIAPortalV17中完成以下邏輯開發(fā)：

· 數(shù)據(jù)塊定義：創(chuàng)建DB1數(shù)據(jù)塊，包含變頻器狀態(tài)字(DW#16#0000)、實(shí)際轉(zhuǎn)速(MD20)、設(shè)定轉(zhuǎn)速(MD24)等變量。

4.倫茨變頻器參數(shù)設(shè)置

通過LenzeFASTTool軟件完成以下配置：

· 通信參數(shù)：啟用EtherNet/IP協(xié)議，設(shè)置從站實(shí)例ID為100，心跳報(bào)文周期為500ms。

· 數(shù)據(jù)映射：將實(shí)際轉(zhuǎn)速(寄存器40001)映射至輸入?yún)^(qū)Instance150，將控制字(寄存器40010)映射至輸出區(qū)Instance100。

四、應(yīng)用效果與行業(yè)價(jià)值

行業(yè)推廣意義

本案例驗(yàn)證了EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)技術(shù)在機(jī)床改造領(lǐng)域的可行性：

· 成本優(yōu)化：避免更換價(jià)值數(shù)萬元的變頻器，單臺(tái)設(shè)備改造節(jié)省約60%預(yù)算。

· 效率提升：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互使加工精度提高0.02mm，產(chǎn)品合格率提升至99.3%。

· 標(biāo)準(zhǔn)化推廣：捷米特JM-EIPM-TCP網(wǎng)關(guān)已通過CE/FCC認(rèn)證，支持與羅克韋爾、歐姆龍等品牌PLC無縫對(duì)接，為離散制造行業(yè)提供通用型解決方案。

五、未來展望

隨著工業(yè)4.0與TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))技術(shù)的融合，EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將向高帶寬、低時(shí)延方向演進(jìn)。捷米特已推出支持OPCUAoverTSN的新一代網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)時(shí)間同步與確定性通信，為智能機(jī)床、柔性生產(chǎn)線等高端裝備提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)互聯(lián)能力。更多詳細(xì)內(nèi)容或具體配置過程可聯(lián)系羽工。